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运算放大器构成的18种功能电路(带multisim仿真)

(1)反相比例放大器:

将输入加至反相端,同时将正相端子接地,由运放的虚短和虚断V U U 0==+-,又有102R U U R U U i -=---,得输出为:i U R R U 2

10-= 仿真电路为:

运算放大器构成的18种功能电路(带multisim仿真)

取:Ω==k R R 2221,tV U sin 21=,得到输出结果为:tV U sin 40-=输出波形为:

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(2)电压跟随器:

当同相比例放大器的增益为1时,可得到电压跟随器,其在两个电路的级联中具有隔离缓冲作用。可消除两级电路间的相互影响。

其仿真波形为:

运算放大器构成的18种功能电路(带multisim仿真)

取输入为4V,频率为1kHz的方波,得到输出结果为:

运算放大器构成的18种功能电路(带multisim仿真)

(3)同相比例放大器:

将INA133的2,5和1,3端子分别并联,以此运放作为基本放大器,反馈网络串联在输入回路中,且反馈电压正比于输入电压,引入串联电压负反馈。反馈电压1211U R R R U f += 由运放的虚短和虚断,有输出电压为:11

20)1(U R R U +

= 其仿真电路为:

运算放大器构成的18种功能电路(带multisim仿真)

取tV U sin 21=,Ω==k R R 2212,得到结果为:tV U sin 60=

其输出波形为:

运算放大器构成的18种功能电路(带multisim仿真)

当方向比例放大器增益为1时可得到反相器电路,其仿真电路为:

运算放大器构成的18种功能电路(带multisim仿真)

取:tV U sin 21=,输出结果为:tV

U U sin 210-=-=

仿真输出波形为:

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将输入信号引至同相端,得到同相相加器

由INA133内置电阻设计如下电路,得到输出结果为:210U U U +=

仿真电路为:

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取tV U sin 21=,tV U sin 32=,由公式得到结果为:tV U sin 50=

仿真输出波形为:

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将输入信号分别加在INA133的正相和反相输入端,可得到相减电路,其仿真电路如下: 其输出结果为:210U U U -=

运算放大器构成的18种功能电路(带multisim仿真)

取tV U sin 51=,tV U sin 22=,计算输出结果为:tV U sin 30=

其仿真输出波形为:

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利用INA133及电容可构成反相积分器,仿真电路如下图,电阻2R 与运放构成积分器,电阻1R 可起到保护作用,防止低频信号增益过大。信号通过电阻2R 后进入系统,经积分器后输出,之后再反相。输出结果为:?

-=dt U RC U i 10 取Ω==k R R 12,uF C C 11==,输入大小为4V ,频率为1kHz 的方波,其仿真电路为:

运算放大器构成的18种功能电路(带multisim仿真)

仿真输出波形为:

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(8)微分器:

电阻1R 和电容1C 以及运放构成微分器。电阻2R 是输入电阻,起保护作用,可减小高频信号的增益,抑制高频噪声.信号通过电阻1R 后进入系统,经微分器后输出,之后再反相。输出结果为:dt

dU C R U i 110-= 取Ω=k R 21,nF C 501=,Ω=2002R ,输入大小为4V 频率为1kHz 的三角波

其仿真电路为:

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仿真输出波形为:

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(9)差分比例运算电路

利用INA133内部电阻构成双输入的差分比例放大器,分别加至运放的正相和反相端,其输出结果为:)(210U U U --=

运算放大器构成的18种功能电路(带multisim仿真)

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(10)差动积分器

利用INA133,由两个积分电路组成,其输出结果为dt U U RC t U i i ?

-=)(1)(210 取Ω===k R R R 121,nF C C C 10021===,1i U ,2i U 分别为5V 和2V 的方波。 得到仿真电路:

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输出波形为:

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(11)低通滤波器:

由于运放的虚短和虚断,将其内在两个电阻并联,并将电容接在运放的正相端,因为电容具有隔直通交的特性,对低频信号,电容相当于开路,信号无损输入正相端,随着频率增大,部分信号通过电容流向了地,频率越高,电容相当于短路,大部分高频信号流入了地,只有低频信号才通过正相端。此时呈现一种通低频阻高频的特性。

取Ω==k R R 121,nF C 1001= 其截止频率:Hz C R f 1591211

10==

π 仿真电路为:

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波特仪显示波形为:

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从图中可知其实际截止频率为:Hz f 1599=,与计算值相差甚微。

(12)高通滤波器:

直接将输入信号经过一个电容,当输入信号频率过低时,电容相当于断路,当输入高频时,电容相当于短路。

其输出特性与低通滤波器相反,将信号通过高通滤波器时,当输入信号频率大于0f 时,输出信号保持不变或略有下降,认为此信号可以通过滤波器,反之,当输入信号频率小于0f 时,

输出信号的幅度会急剧下降而无法通过滤波器。

取Ω=k R 11,nF C 1001=其截止频率:Hz C R f 1591211

10==

π

仿真电路为:

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其波特仪显示波形为:

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从图中得到其截止频率为:1599Hz ,符合计算结果.

(13)带通滤波器;

综合了高通滤波器和低通滤波器的传输特性,只允许某个频率范围内的信号通过。当输入信号的频率低于下截止频率或高于上截止频率时,输出信号会急剧下降,认为无法通过此滤波器,当频率处于两者之间时,其信号幅度保持不变或略有下降,,认为此能通过带通滤波器。 其仿真电路为:

运算放大器构成的18种功能电路(带multisim仿真)

取如上图所示电阻及电容的值,得到波特仪的波形为:

运算放大器构成的18种功能电路(带multisim仿真)

从图中可以观察得到中心频率为1000Hz

(14)带阻滤波器:

与带通滤波器特性刚好相反,当输入信号频率处于某一频率范围时,输出信号会急剧下降,认为无法通过此滤波器,当输入信号在此范围之外时,其信号幅度保持不变或略有下降,,认为此能通过此滤波器。

取器件如下参数,其仿真电路图为:

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输出结果为:

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由图中可得其中心频率大致为:800Hz

(15)电平比较器:

将输入信号通过电阻连接到运放的反相端,参考电平连接到运放的同相端。

图中,1R ,2R 用来作为输入缓冲,稳压管1D 、2D 和电阻3R 组成限幅电路,限制输出电压幅值0U 。当3V U i >时,运放输出-0U ;当3V U i <时,运放输出+0U ,其中-0U ,+0U 大小由稳压管1D 、2D 反相击穿电压决定。

取Ω===k R R R 10321,参考电平3V =2.5V,输入幅度为5V ,频率为1kHz 的正弦波, 其仿真电路为:

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输出波形为:

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(16)反相输入迟滞比较器:

将运放的同相端与地相连,刚开始工作时,运放的同相输入端电压为0,即最开始时与0电平比较,是反相过零比较。当输入信号从小变大,开始时输入信号为负,运放输出被限幅后

U,输出电平通过端子1反馈回运放同相输入端,此时输入信号与的输出电平

o

0U r

r r U TH +=

(r 为INA133内阻25k Ω),当输入信号超过TH U 时,输出极性相反。输出-0U ,当输入信号又从大开始变小,通过1反馈回运放的同相端的是电平0U r r r U TL +-= 此时,输入信号和TL U 比较,当输入信号减小到小于TL U ,输出极性翻转,输出为+o U 。 仿真电路为:

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取输入为tV U i sin 10=,得到输出波形为:

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(17)三角波转换为锯齿波:

运算放大器构成的18种功能电路(带multisim仿真)

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(18)方波变换成锯齿波

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